一种基于翅片辅助增湿的空侧喷雾增湿系统的制作方法

1.本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种基于翅片辅助增湿的空侧喷雾增湿系统。


背景技术：

2.目前，燃料电池发动机的应用场景逐渐拓展，包括轮船、潜水器、无人机、列车、汽车等。乘用车和商用车是燃料电池发动机应用的主流。由于电堆性能和耐久性等特性的需求，入堆空气必须为具有一定湿度的空气。
3.目前，燃料电池常用的空气增湿方案包括膜管增湿、鼓泡增湿、喷雾增湿等。喷雾增湿方案因其具有高可靠性、喷水量高度可调性、响应速度快等优点备受关注。但在车载应用场景中，现有喷雾增湿方案存在以下缺点：首先是水源不足，车载燃料电池发动机冷却液为专用防冻液，无法成为喷雾增湿的水源，涡轮之后的空气温度比较高，相变产生的液态水较少，不足以满足喷雾增湿的水量需求；其次是冬季储水罐低温结冰问题，车辆在冬天运行后关机，储水罐中的水会结冰，下次开机无法及时加湿；最后是喷头喷射的水雾无法完全气化加湿空气，仍会有一部分以大液滴乃至液态水进入电堆，从而对电堆造成损害，无法实现有效增湿。
4.申请号202110998197.2的中国专利公开的喷淋增湿器虽然提出了翅片换热辅助增湿的构想，但其结构复杂，体积巨大，只适合于燃料电池测试台的应用场景，不适合车载等对集成度和小型化要求较高的应用场景中。


技术实现要素：

5.鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种基于翅片辅助增湿的空侧喷雾增湿系统，用以解决现有超声雾化增湿系统存在水源不够、冬季结冰、水雾相变的问题。
6.一方面，本发明实施例提供了一种基于翅片辅助增湿的空侧喷雾增湿系统，包括电堆、中冷器、涡轮空压机、增湿器、消音器、水泵、储水罐、分水件，以及尾排节气门；其中，
7.增湿器内的增湿腔设置有若干个交错式布置的电热翅片，在每一电热翅片上方设置一工作状态可控的小流量雾化喷头(流量为2～6l/h)，以使电热翅片为小流量雾化喷头生成的大液滴及液态水提供额外的能量进行气化；
8.电堆的空气入口依次经中冷器、增湿器后接涡轮空压机的压轮腔输出端，其空气尾气出口依次经尾排节气门、空压机的涡轮腔、消音器后接分水件的输入端；分水件的出气端连通外部大气以排气，其出水端依次经储水罐、水泵接各小流量雾化喷头的供水端。
9.上述技术方案的有益效果如下：分水件置于消音器之后，空气经过涡轮腔和消音器温度更低，更有利于收集较低温度下空气中的液态水。电热翅片为交错式结构，在每个翅片板上方布置一个小流量雾化喷头，电热翅片为液态水提供额外的气化能量；降温后的湿空气经过中冷器换热被加热到进堆的指定温度，有利于电堆性能及耐久性等特性的发挥。
10.基于上述系统的进一步改进，增湿器采用方波式折线形腔体结构，其进一步包括
依次连通的第一增湿腔、第二增湿腔、补热腔；其中，
11.第一增湿腔、第二增湿腔的中部均为内部设有电热翅片的直线型腔体结构，二者布置呈左右对称；并且，在第一增湿腔、第二增湿腔的中部，小流量雾化喷头均匀地分散在对应电热翅片的顶部；
12.补热腔采用u型结构腔体；在该u型结构腔体的靠近第二增湿腔的部位设有电热翅片，但无小流量雾化喷头；在该u型结构腔体的下方形成了排液腔，该排液腔配备有第一液位传感器以及第一排水阀；在该u型结构腔体的远离第二增湿腔的顶部部位设有空气出口。
13.进一步，该空侧喷雾增湿系统还包括：
14.气体温度传感器，设于增湿器内补热腔前端空气入口处，用于获取湿空气的温度，发送至增湿控制器；
15.增湿控制器，用于接收气体温度传感器数据，并根据气体温度传感器数据与入堆需求空气温度的差值调控补热腔中电热翅片的功率，以保证该处的电热翅片为小流量雾化喷头生成的大液滴及液态水提供足够的气化能量。
16.进一步，在增湿器内部，补热腔的空气出口前端设有缩径处理的截流口，该截流口的尺寸使得液态水在该截流口处发生碰壁并在重力的作用下集中于排液腔中；并且，
17.增湿控制器，还用于监测排液腔配备的第一液位传感器的数据，在该数据超过设定值时，启动排液腔配备的第一排水阀，以使排液腔内始终处于设定液位。
18.进一步，储水罐配备有水套和电加热装置；其中，
19.水套安装在储水罐的内壁上，水套内的水为燃料电池防冻液，用于通过电堆余热为储水罐提供预热功能；
20.电加热装置的加热端也设于储水罐的内壁上，用于在冬季运行状态下，所述电加热装置自启动，用于作为水套预热功能的辅助，与水套共同为储水罐内的冰加热。
21.进一步，储水罐配备有第二液位传感器、液体温度传感器和第二排水阀；并且，
22.第二液位传感器布设于储水罐内，用于获取储水罐内液位高度；
23.液体温度传感器布设于储水罐内，用于获取储水罐内液体温度；
24.第二排水阀安装于储水罐底部；
25.增湿控制器，还用于在接收到燃料电池的启动指令后，先启动水套和电加热装置为储水罐预热；以及，在预热过程中监测到液体温度传感器数据达到设定值，启动增湿器内小流量雾化喷头和电热翅片，以及涡轮空压机、消音器、水泵、尾排节气门，并向燃料电池控制器发出启动其氢侧支路的指令，直到燃料电池启动成功；以及，在接收到燃料电池的关机指令后，关闭增湿器内小流量雾化喷头和电热翅片，以及涡轮空压机，并启动第一排水阀、第二排水阀进行排水；以及，根据第二液位传感器数据识别储水罐内只存留够下次燃料电池开机所需水量时，关闭第二排水阀、消音器、水泵和尾排节气门。
26.进一步，增湿腔配备的第一排水阀，还用于每次燃料电池关机时，该排水阀自启动，以将增湿腔内液态水排空。
27.进一步，该空侧喷雾增湿系统还包括：
28.空气过滤器，设于涡轮空压机的空气入口前端；
29.流量计，设于空气过滤器、涡轮空压机之间，用于获取进入空压机的气体流量。
30.进一步，补热腔内的电热翅片与第二增湿腔内的电热翅片呈左右对称；并且，第一
增湿腔、第二增湿腔、补热腔内电热翅片的启动数量独立且可调：并且，
31.增湿控制器，还用于在燃料电池运行过程中，根据燃料电池的输出功率，调整第一增湿腔、第二增湿腔、补热腔内电热翅片的启动数量，以及第一增湿腔、第二增湿腔内小流量雾化喷头的启动数量和功率，使得入堆空气的湿度、温度达到设定范围。
32.进一步，冬季使用时，增湿控制器执行如下程序以完成入堆空气湿度调控功能：
33.接收到燃料电池发出的启动指令后，先启动水套和电加热装置为储水罐预热；
34.通过液体温度传感器识别储水罐内液体温度达到设定温度后，启动水泵、小流量雾化喷头；
35.监测到增湿腔内第一液位传感器数据达到设定水位后，向燃料电池控制器发出启动燃料电池氢侧支路的指令，并启动电热翅片、涡轮空压机、消音器、尾排节气门、第一排水阀，使得增湿腔内始终处于设定水位，直到燃料电池启动成功；
36.在燃料电池正常运行过程中，根据接受到的燃料电池需求输出功率调整增湿器内小流量雾化喷头和电热翅片的功率、启动数量，使得调整过程中入堆空气湿度、温度始终处于预设范围内；
37.接收到燃料电池发出的关闭指令后，先关闭涡轮空压机、增湿器内小流量雾化喷头和电热翅片，启动第一排水阀、第二排水阀排水；
38.根据第一液位传感器识别增湿腔内液态水排尽后，关闭第一排水阀；
39.根据第二液位传感器数据识别储水罐内只存留够下次燃料电池开机所需水量时，关闭第二排水阀；
40.关闭水泵、消音器、尾排节气门。
41.与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
42.1、增湿器设置为折线型腔体结构，增大了加湿面积。前面两个腔室为增湿腔，小流量雾化喷头均匀地分散在翅片顶部。按照空气流量、入堆温度和入堆湿度需求，可以选择所有喷头同时工作且流量一致，也可以选择部分喷头工作(部分喷头不工作)地方式，控制方式灵活多变。增湿控制器判断湿空气与入堆需求的温度差距，精确控制补热腔中电热翅片的功率，做到能量可控。当电热翅片补热量不足或者喷头喷水过多时(即控制失灵时)，截流口做了缩径处理，使液态水在截流口碰壁并在重力的作用下集中于排液腔中。排液腔中放置有液位传感器，控制排水阀及时开启，排出过多的液态水。
43.2、储水罐配有排水阀、水套、电加热装置、温度传感器、液位传感器，可精确地向小流量雾化喷头提供设定温度的水源。
44.3、排水阀排水后，储水罐中留有部分液态水，为下次开机做准备。关机后，储水罐中少量液态水结的冰容易被水套和电加热装置融化，为开机提供湿空气。
45.4、集成度高，易于量产和维护。电热翅片换热面积大，有利于水雾相变为气态水，加湿空气。
46.提供发明内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本发明的重要特征或必要特征，也无意限制本发明的范围。
附图说明
47.通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
48.图1示出了实施例1基于翅片辅助增湿的空侧喷雾增湿系统组成示意图；
49.图2示出了实施例2基于翅片辅助增湿的空侧喷雾增湿系统组成示意图；
50.图3示出了实施例2增湿器结构示意图。
具体实施方式
51.下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
52.在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
53.下面首先介绍本发明涉及的缩略语及其定义。
54.燃料电池系统：是一种具有电堆和辅助子系统的能量转化装置，在能量转化过程中，电堆中的核心部件膜电极将氧气和燃料的化学能直接转化为电能，反应产物包括水和余热，通过流道和换热排至电堆外部，产生的电能通过dc-dc传递至整车电机。
55.喷雾增湿：利用水泵建立稳定的水压，由喷头喷射细密的水雾，从而对通过的干空气进行加湿。
56.翅片辅助增湿：部分水雾喷射到电热翅片上，电加热小液滴相变为气态水，从而加湿空气。
57.实施例1
58.本发明的一个实施例，公开了一种基于翅片辅助增湿的空侧喷雾增湿系统，适用于车载等对集成度和小型化要求较高的场景中，如图1所示，电堆、中冷器、涡轮空压机、增湿器、消音器、水泵、储水罐、分水件，以及尾排节气门。
59.其中，增湿器内的增湿腔设置有若干个交错式布置的电热翅片，在每一电热翅片上方设置一工作状态可控的小流量雾化喷头(也称小流量精细雾化喷头，流量为2～6l/h)，以使电热翅片为小流量雾化喷头生成的大液滴及液态水提供额外的能量进行气化。
60.电堆的空气入口依次经中冷器、增湿器后接涡轮空压机的压轮腔输出端，其空气尾气出口依次经尾排节气门、空压机的涡轮腔、消音器后接分水件的输入端。分水件的出气端连通外部大气以排气，其出水端依次经储水罐、水泵接各小流量雾化喷头的供水端。
61.储水罐内的液态水主要来自电堆内生成水。
62.实施时，通过设置储水罐以及在增湿器内设置电热翅片解决了水源不够、水雾相变的问题。消音器之后空气温度更低，因此分水件分出的液态水更多。电热翅片换热面积更
大，有利于水雾相变为气态水，加湿空气。
63.与现有技术相比，本实施例提供的基于翅片辅助增湿的空侧喷雾增湿系统，分水件置于消音器之后，空气经过涡轮腔和消音器温度更低，更有利于收集较低温度下空气中的液态水。电热翅片为交错式结构，在每个翅片板上方布置一个小流量雾化喷头，电热翅片为液态水提供额外的气化能量。降温后的湿空气经过中冷器换热被加热到进堆的指定温度，有利于电堆性能及耐久性等特性的发挥。
64.实施例2
65.在实施例1的基础上进行改进，为了小型化和高度集成化，增湿器在有限的空间内采用如图3所示的电热翅片结构。具体地，增湿器采用方波式折线形腔体结构，其进一步包括依次连通的第一增湿腔、第二增湿腔、补热腔。
66.其中，第一增湿腔、第二增湿腔的中部(主体)均为内部设有电热翅片的直线型腔体结构，二者布置呈左右对称；并且，在第一增湿腔、第二增湿腔的中部，小流量雾化喷头均匀地分散在对应电热翅片的顶部。
67.补热腔采用u型结构腔体。在该u型结构腔体的靠近第二增湿腔的部位设有电热翅片，但无小流量雾化喷头。在该u型结构腔体的下方形成了排液腔，该排液腔配备有第一液位传感器以及第一排水阀。在该u型结构腔体的远离第二增湿腔的顶部部位设有空气出口。
68.按照空气流量、入堆温度和入堆湿度需求，可以选择所有小流量雾化喷头同时工作且流量一致，也可以选择部分喷头工作(部分喷头不工作)地方式，控制方式灵活多变。
69.优选地，该空侧喷雾增湿系统还包括气体温度传感器、增湿控制器。
70.气体温度传感器，设于增湿器内补热腔前端空气入口处，用于获取湿空气的温度，发送至增湿控制器。
71.增湿控制器，用于接收气体温度传感器数据，并根据气体温度传感器数据与入堆需求空气温度的差值调控补热腔中电热翅片的功率(可通过人工神经网络获得补热腔中电热翅片的功率)，以保证该处的电热翅片为小流量雾化喷头生成的大液滴及液态水提供足够的气化能量。
72.通过增湿控制器精确地控制补热腔中电热翅片的功率，做到能量可控。
73.优选地，在增湿器内部，补热腔的空气出口前端设有缩径处理的截流口，该截流口的尺寸使得液态水在该截流口处发生碰壁并在重力的作用下集中于排液腔中。当电热翅片补热量不足或者喷头喷水过多时(即控制失灵时)，由于截流口做了缩径处理，使液态水在截流口碰壁并在重力的作用下集中于排液腔中，而非进入电堆。
74.增湿控制器，还用于监测排液腔配备的第一液位传感器的数据，在该数据超过设定值时，启动排液腔配备的第一排水阀，以使排液腔内始终处于设定液位，排出过多的液态水。
75.优选地，储水罐配备有水套和电加热装置，以防结冰。
76.其中，水套安装在储水罐的内壁上，水套内的水为燃料电池防冻液，其热量来自电堆的余热用于通过电堆余热为储水罐提供预热功能。
77.电加热装置为辅助加热装置，其加热端也设于储水罐的内壁上，用于在冬季运行状态下，所述电加热装置自启动，用于作为水套预热功能的辅助，与水套共同为储水罐内的冰加热，为开机时电堆提供一定量的湿空气。
78.优选地，储水罐还配备有第二液位传感器、液体温度传感器和第二排水阀。
79.第二液位传感器布设于储水罐内，用于获取储水罐内液位高度。
80.液体温度传感器布设于储水罐内，用于获取储水罐内液体温度(水温)。
81.储水罐底部安装有第二排水阀。当燃料电池发动机停机(燃料电池关机)后排水阀打开，排出一定量的水，留存足够下次开机的水量即可，如图2所示。
82.增湿控制器，还用于在接收到燃料电池的启动指令后，先启动水套和电加热装置为储水罐预热；以及，在预热过程中监测到液体温度传感器数据达到设定值，启动增湿器内小流量雾化喷头和电热翅片，以及涡轮空压机、消音器、水泵、尾排节气门(即启动燃料电池的空侧支路)，并向燃料电池控制器发出启动其氢侧支路的指令，直到燃料电池启动成功；以及，在接收到燃料电池的关机指令后，关闭增湿器内小流量雾化喷头和电热翅片，以及涡轮空压机，并启动第一排水阀、第二排水阀进行排水；以及，根据第二液位传感器数据识别储水罐内只存留够下次燃料电池开机所需水量时，关闭第二排水阀、消音器、水泵和尾排节气门(燃料电池关闭)。
83.增湿控制器的输入端接第一液位传感器、第二液位传感器、液体温度传感器、气体温度传感器的输出端，其输出端接尾排节气门、水套、电加热装置、中冷器、小流量雾化喷头、涡轮空压机、消音器、第一排水阀、第二排水阀的控制端。
84.优选地，储水罐的一侧设有第一注水口，该注水口接分水件的排水端，其另一侧设有第二注水口，用于接外部水源，其底部设有排水口以接第二排水阀，其罐内设有一端部处于储水罐底部的液体管道。该液体管道的另一端部伸出储水罐后经水泵、净水过滤器接增湿腔的液体进口。
85.优选地，增湿腔配备的第一排水阀，还用于每次燃料电池关机时，该排水阀自启动，以将增湿腔内液态水排空。
86.优选地，空侧喷雾增湿系统还包括空气过滤器、流量计、净水过滤器。
87.空气过滤器，设于涡轮空压机的空气入口前端，用于过滤空气中的杂质、细菌，采用可更换部件。
88.流量计，设于空气过滤器、涡轮空压机之间，用于获取进入空压机的气体流量。
89.净水过滤器，设于水泵、增湿器之间。
90.优选地，补热腔内的电热翅片与第二增湿腔内的电热翅片呈左右对称。并且，第一增湿腔、第二增湿腔、补热腔内电热翅片的启动数量独立且可调。
91.优选地，增湿控制器，还用于在燃料电池运行过程中，根据燃料电池的输出功率，调整第一增湿腔、第二增湿腔、补热腔内电热翅片的启动数量，以及第一增湿腔、第二增湿腔内小流量雾化喷头的启动数量和功率(通过人工神经网络获得)，使得入堆空气的湿度、温度达到设定范围。
92.优选地，涡轮空压机、储水罐、中冷器、增湿器、尾排节气门、消音器、分水件、水泵、净水过滤器、第一排水阀、第二排水阀集成于一体，只保留水路和气路外接接口即可，适用于各类车载燃料电池发动机。
93.优选地，冬季使用时，增湿控制器执行如下程序以完成入堆空气湿度调控功能：
94.s1.接收到燃料电池发出的启动指令后，先启动水套和电加热装置为储水罐预热；
95.s2.通过液体温度传感器识别储水罐内液体温度达到设定温度后，启动水泵、小流
量雾化喷头；
96.s3.监测到增湿腔内第一液位传感器数据达到设定水位后，向燃料电池控制器发出启动燃料电池氢侧支路的指令，并启动电热翅片、涡轮空压机、消音器、尾排节气门、第一排水阀，使得增湿腔内始终处于设定水位，直到燃料电池启动成功；
97.s4.在燃料电池正常运行过程中，根据接受到的燃料电池需求输出功率调整增湿器内小流量雾化喷头和电热翅片的功率、启动数量，使得调整过程中入堆空气湿度、温度始终处于预设范围内；
98.s5.接收到燃料电池发出的关闭指令后，先关闭涡轮空压机、增湿器内小流量雾化喷头和电热翅片，启动第一排水阀、第二排水阀排水；
99.s6.根据第一液位传感器识别增湿腔内液态水排尽后，关闭第一排水阀；
100.s7.根据第二液位传感器数据识别储水罐内只存留够下次燃料电池开机所需水量时，关闭第二排水阀；
101.s8.关闭水泵、消音器、尾排节气门。
102.与现有技术相比，本实施例提供的基于翅片辅助增湿的空侧喷雾增湿系统具有如下有益效果：
103.1、增湿器设置为折线型腔体结构，增大了加湿面积。前面两个腔室为增湿腔，小流量雾化喷头均匀地分散在翅片顶部。按照空气流量、入堆温度和入堆湿度需求，可以选择所有喷头同时工作且流量一致，也可以选择部分喷头工作(部分喷头不工作)地方式，控制方式灵活多变。增湿控制器判断湿空气与入堆需求的温度差距，精确控制补热腔中电热翅片的功率，做到能量可控。当电热翅片补热量不足或者喷头喷水过多时(即控制失灵时)，截流口做了缩径处理，使液态水在截流口碰壁并在重力的作用下集中于排液腔中。排液腔中放置有液位传感器，控制排水阀及时开启，排出过多的液态水。
104.2、储水罐配有排水阀、水套、电加热装置、温度传感器、液位传感器，可精确地向小流量雾化喷头提供设定温度的水源。
105.3、排水阀排水后，储水罐中留有部分液态水，为下次开机做准备。关机后，储水罐中少量液态水结的冰容易被水套和电加热装置融化，为开机提供湿空气。
106.4、集成度高，易于量产和维护。电热翅片换热面积大，有利于水雾相变为气态水，加湿空气。
107.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对现有技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

技术特征：
1.一种基于翅片辅助增湿的空侧喷雾增湿系统，其特征在于，包括电堆、中冷器、涡轮空压机、增湿器、消音器、水泵、储水罐、分水件，以及尾排节气门；其中，增湿器内的增湿腔设置有若干个交错式布置的电热翅片，在每一电热翅片上方设置一工作状态可控的小流量雾化喷头，以使电热翅片为小流量雾化喷头生成的大液滴及液态水提供额外的能量进行气化；电堆的空气入口依次经中冷器、增湿器后接涡轮空压机的压轮腔输出端，其空气尾气出口依次经尾排节气门、空压机的涡轮腔、消音器后接分水件的输入端；分水件的出气端连通外部大气以排气，其出水端依次经储水罐、水泵接各小流量雾化喷头的供水端。2.根据权利要求1所述的基于翅片辅助增湿的空侧喷雾增湿系统，其特征在于，增湿器采用方波式折线形腔体结构，其进一步包括依次连通的第一增湿腔、第二增湿腔、补热腔；其中，第一增湿腔、第二增湿腔的中部均为内部设有电热翅片的直线型腔体结构，二者布置呈左右对称；并且，在第一增湿腔、第二增湿腔的中部，小流量雾化喷头均匀地分散在对应电热翅片的顶部；补热腔采用u型结构腔体；在该u型结构腔体的靠近第二增湿腔的部位设有电热翅片，但无小流量雾化喷头；在该u型结构腔体的下方形成了排液腔，该排液腔配备有第一液位传感器以及第一排水阀；在该u型结构腔体的远离第二增湿腔的顶部部位设有空气出口。3.根据权利要求2所述的基于翅片辅助增湿的空侧喷雾增湿系统，其特征在于，还包括：气体温度传感器，设于增湿器内补热腔前端空气入口处，用于获取湿空气的温度，发送至增湿控制器；增湿控制器，用于接收气体温度传感器数据，并根据气体温度传感器数据与入堆需求空气温度的差值调控补热腔中电热翅片的功率，以保证该处的电热翅片为小流量雾化喷头生成的大液滴及液态水提供足够的气化能量。4.根据权利要求3所述的基于翅片辅助增湿的空侧喷雾增湿系统，其特征在于，在增湿器内部，补热腔的空气出口前端设有缩径处理的截流口，该截流口的尺寸使得液态水在该截流口处发生碰壁并在重力的作用下集中于排液腔中；并且，增湿控制器，还用于监测排液腔配备的第一液位传感器的数据，在该数据超过设定值时，启动排液腔配备的第一排水阀，以使排液腔内始终处于设定液位。5.根据权利要求4所述的基于翅片辅助增湿的空侧喷雾增湿系统，其特征在于，储水罐配备有水套和电加热装置；其中，水套安装在储水罐的内壁上，水套内的水为燃料电池防冻液，用于通过电堆余热为储水罐提供预热功能；电加热装置的加热端也设于储水罐的内壁上，用于在冬季运行状态下，所述电加热装置自启动，用于作为水套预热功能的辅助，与水套共同为储水罐内的冰加热。6.根据权利要求5所述的基于翅片辅助增湿的空侧喷雾增湿系统，其特征在于，储水罐还配备有第二液位传感器、液体温度传感器和第二排水阀；其中，第二液位传感器布设于储水罐内，用于获取储水罐内液位高度；液体温度传感器布设于储水罐内，用于获取储水罐内液体温度；
第二排水阀安装于储水罐底部；增湿控制器，还用于在接收到燃料电池的启动指令后，先启动水套和电加热装置为储水罐预热；以及，在预热过程中监测到液体温度传感器数据达到设定值，启动增湿器内小流量雾化喷头和电热翅片，以及涡轮空压机、消音器、水泵、尾排节气门，并向燃料电池控制器发出启动其氢侧支路的指令，直到燃料电池启动成功；以及，在接收到燃料电池的关机指令后，关闭增湿器内小流量雾化喷头和电热翅片，以及涡轮空压机，并启动第一排水阀、第二排水阀进行排水；以及，根据第二液位传感器数据识别储水罐内只存留够下次燃料电池开机所需水量时，关闭第二排水阀、消音器、水泵和尾排节气门。7.根据权利要求6所述的基于翅片辅助增湿的空侧喷雾增湿系统，其特征在于，增湿腔配备的第一排水阀，还用于每次燃料电池关机时，该排水阀自启动，以将增湿腔内液态水排空。8.根据权利要求1-7任一项所述的基于翅片辅助增湿的空侧喷雾增湿系统，其特征在于，还包括：空气过滤器，设于涡轮空压机的空气入口前端；流量计，设于空气过滤器、涡轮空压机之间，用于获取进入空压机的气体流量。9.根据权利要求8所述的基于翅片辅助增湿的空侧喷雾增湿系统，其特征在于，补热腔内的电热翅片与第二增湿腔内的电热翅片呈左右对称；并且，第一增湿腔、第二增湿腔、补热腔内电热翅片的启动数量独立且可调：并且，增湿控制器，还用于在燃料电池运行过程中，根据燃料电池的输出功率，调整第一增湿腔、第二增湿腔、补热腔内电热翅片的启动数量，以及第一增湿腔、第二增湿腔内小流量雾化喷头的启动数量和功率，使得入堆空气的湿度、温度达到设定范围。10.根据权利要求7所述的基于翅片辅助增湿的空侧喷雾增湿系统，其特征在于，冬季使用时，增湿控制器执行如下程序以完成入堆空气湿度调控功能：接收到燃料电池发出的启动指令后，先启动水套和电加热装置为储水罐预热；通过液体温度传感器识别储水罐内液体温度达到设定温度后，启动水泵、小流量雾化喷头；监测到增湿腔内第一液位传感器数据达到设定水位后，向燃料电池控制器发出启动燃料电池氢侧支路的指令，并启动电热翅片、涡轮空压机、消音器、尾排节气门、第一排水阀，使得增湿腔内始终处于设定水位，直到燃料电池启动成功；在燃料电池正常运行过程中，根据接受到的燃料电池需求输出功率调整增湿器内小流量雾化喷头和电热翅片的功率、启动数量，使得调整过程中入堆空气湿度、温度始终处于预设范围内；接收到燃料电池发出的关闭指令后，先关闭涡轮空压机、增湿器内小流量雾化喷头和电热翅片，启动第一排水阀、第二排水阀排水；根据第一液位传感器识别增湿腔内液态水排尽后，关闭第一排水阀；根据第二液位传感器数据识别储水罐内只存留够下次燃料电池开机所需水量时，关闭第二排水阀；关闭水泵、消音器、尾排节气门。

技术总结
本发明提供了一种基于翅片辅助增湿的空侧喷雾增湿系统，属于燃料电池技术领域，解决了现有超声雾化增湿系统存在水源不够、冬季结冰、水雾相变的问题。该系统包括电堆、中冷器、涡轮空压机、增湿器、消音器、水泵、储水罐、分水件、尾排节气门。增湿器内设置有若干个交错式布置的电热翅片，在每一电热翅片上方设置一工作状态可控的小流量雾化喷头，以使电热翅片为小流量雾化喷头生成的大液滴及液态水提供额外的能量进行气化。电堆的空气入口依次经中冷器、增湿器后接涡轮空压机的压轮腔输出端，其空气尾气出口依次经尾排节气门、空压机的涡轮腔、消音器后接分水件的输入端。分水件的出水端依次经储水罐、水泵接各小流量雾化喷头的供水端。水端。水端。


技术研发人员：李阳 方川 李文文 司宗正 渠海洋 李飞强
受保护的技术使用者：北京亿华通科技股份有限公司
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/9/20